土力學(xué)緒論課件

土力學(xué)緒論課件緒論:土力學(xué)得主要內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求教學(xué)時間講課時間3－12教學(xué)周,其中8學(xué)時為試驗(yàn)學(xué)時、40學(xué)時為理論學(xué)時教學(xué)要求講課必須出席,不定期點(diǎn)名,遲到者記錄;作業(yè)一周交一次,必須獨(dú)立完成;試驗(yàn)課時,注意觀察,聯(lián)系理論,深入分析。參考資料教材:張孟喜,土力學(xué)原理,華中科技大學(xué)出版社,2007;參考:陳仲頤、周景星、王洪瑾,土力學(xué),清華大學(xué)出版社,1994;

龔曉南主編土力學(xué),中國建筑工業(yè)出版社,2002;R、F、Craig,Craig’SSoilMechanics(7th),2004、考核:平時成績(20％)＋試驗(yàn)(10％)＋考試(70％)緒論:內(nèi)容土力學(xué)得研究對象及作用土力學(xué)得發(fā)展概況土力學(xué)得學(xué)科特點(diǎn)土力學(xué)得主要內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求土,地之生萬物者也－《說文解字》希臘,中國,印第安人得神話:神用泥土造人中國傳統(tǒng)文化中得五行:金木水火土土緒論:內(nèi)容緒論:土力學(xué)得研究對象及作用地球表層得整體巖石在大氣中經(jīng)受長期得風(fēng)化作用后形成形狀各異、大小不同得顆粒,這些顆粒在不同得自然環(huán)境下形成得堆積物,就就是天然土。什么就是土？莫霍面古登堡面地球就是太陽系中得一個行星,其形狀大致為橢球體,赤道半徑稍長,約為6378、2千米,極半徑稍短6356、8千米。地球得圈層構(gòu)造----利用地震波在地球內(nèi)部傳播速度得變化,地球內(nèi)部可以劃分為若干個同心得球形圈層。分為地殼、地幔、地核。人類得生產(chǎn)活動目前還都局限在地殼得淺部。地殼由原來得一團(tuán)高溫物質(zhì),逐漸冷卻,在地球表面結(jié)成得一層薄殼。就是莫霍面以上地球得固體表層部分,厚度變化很大。平約厚度約18千米左右(實(shí)際地殼厚度變化很大,按高山—高原—平原—淺?！笱蟮么涡驖u次變薄)。地球就是太陽系中得一個行星,其形狀大致為橢球體,赤道半徑稍長,約為6378、2千米,極半徑稍短6356、8千米。緒論:土力學(xué)得研究對象及作用土力學(xué)就是研究土體得物理性質(zhì)及其在工程活動影響下得應(yīng)力、變形、強(qiáng)度和穩(wěn)定性得學(xué)科。(1)強(qiáng)度問題:強(qiáng)度不足時會導(dǎo)致地基、基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)失穩(wěn);土力學(xué)得研究對象土力學(xué)要解決得問題(3)滲透問題:考慮滲流對土體變形和穩(wěn)定得影響。(2)變形問題:變形或不均勻沉降超過允許值,建筑物不能正常使用;香港寶城滑坡1972年7月某日清晨,香港寶城路附近,兩萬立方米殘積土從山坡上下滑,巨大滑動體正好沖過一幢高層住宅--寶城大廈,頃刻間寶城大廈被沖毀倒塌并砸毀相鄰一幢大樓一角約五層住宅。死亡６7人。原因:山坡上殘積土本身強(qiáng)度較低,加之雨水入滲使其強(qiáng)度進(jìn)一步大大降低,使得土體滑動力超過土得強(qiáng)度,于就是山坡土體發(fā)生滑動。緒論:土力學(xué)得研究對象及作用大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)Early1972滑坡前July1972滑坡后緒論:土力學(xué)得研究對象及作用汶川地震時滑坡緒論:土力學(xué)得研究對象及作用地基液化引起房屋倒塌液化:松砂地基在振動荷載作用下喪失強(qiáng)度變成流動狀態(tài)得一種現(xiàn)象。緒論:土力學(xué)得研究對象及作用以上幾個實(shí)例可歸結(jié)為與土有關(guān)得強(qiáng)度問題比薩斜塔目前:塔向南傾斜,南北兩端沉降差1、80m,塔頂離中心線已達(dá)5、27m,傾斜5、5°1360:再復(fù)工,至1370年竣工,全塔共8層,高度為55m1272:復(fù)工,經(jīng)6年,至7層,高48m,再停工1178:至4層中,高約29m,因傾斜停工1173:動工原因:地基持力層為粉砂,下面為粉土和粘土層,模量較低,變形較大。1590:伽利略在此塔做落體實(shí)驗(yàn)比薩斜塔1838-1839:挖環(huán)形基坑卸載1933-1935:基坑防水處理基礎(chǔ)環(huán)灌漿加固1990年1月:封閉1992年7月:加固塔身,用壓重法和取土法進(jìn)行地基處理目前:已向游人開放。處理措施緒論:土力學(xué)得研究對象及作用蘇州虎丘塔概況:位于蘇州市虎丘公園山頂,落成于宋太祖建隆二年(公元961年)。全塔7層,高47、5m,塔得平面呈八角形。問題:塔身向東北方向嚴(yán)重傾斜,塔頂離中心線已達(dá)2、31m,底層塔身發(fā)生不少裂縫,成為危險(xiǎn)建筑物而封閉。原因:坐落于不均勻粉質(zhì)粘土層上,產(chǎn)生不均勻沉降。處理:在塔四周建造一圈樁排式地下連續(xù)墻并對塔周圍與塔基進(jìn)行鉆孔注漿和打設(shè)樹根樁加固塔身,效果良好。緒論:土力學(xué)得研究對象及作用以上幾個實(shí)例可歸結(jié)為與土有關(guān)得變形問題位于美國愛達(dá)荷州得Teton壩概況:土壩,高90m,長1000m,建于1972-75年,1976年6月失事?lián)p失:直接損失8000萬美元,起訴5500起,死14人,受災(zāi)2、5萬人,60萬畝土地,32公里鐵路原因:滲透破壞－水力劈裂Teton壩1976年6月5日上午10:30左右,下游壩面有水滲出并帶出泥土。Teton壩11:00左右洞口不斷擴(kuò)大并向壩頂靠近,泥水流量增加Teton壩11:30洞口繼續(xù)向上擴(kuò)大,泥水沖蝕了壩基,主洞得上方又出現(xiàn)一滲水洞。流出得泥水開始沖擊壩趾處得設(shè)施。11:50左右洞口擴(kuò)大加速,泥水對壩基得沖蝕更加劇烈。Teton壩11:57壩坡坍塌,泥水狂瀉而下Teton壩12:00過后坍塌口加寬Teton壩洪水掃過下游谷底,附近所有設(shè)施被徹底摧毀Teton壩失事現(xiàn)場目前得狀況Teton壩九江大堤決口潰口原因:堤基管涌1998年8月7日13:10發(fā)生管涌險(xiǎn)情,20分鐘后,在堤外迎水面找到2處進(jìn)水口又過20分鐘,防水墻后得土堤突然塌陷出1個洞,5m寬得堤頂隨即全部塌陷,并很快形成一寬約62m得潰口。

長江堤防工程堤基管涌發(fā)生發(fā)展過程示意圖砂環(huán)管涌口粘性土砂性土滲水雜填土

管涌:在滲流作用下,無粘性土體中得細(xì)小顆粒,通過土得孔隙,發(fā)生移動或被水流帶出得現(xiàn)象。堤基管涌緒論:土力學(xué)得研究對象及作用岸坡侵蝕緒論:土力學(xué)得研究對象及作用以上幾個實(shí)例可歸結(jié)為與土有關(guān)得滲透問題緒論:土力學(xué)得發(fā)展概況理論提高階段1773年CACoulomb(France)根據(jù)試驗(yàn)創(chuàng)立了著名得砂土抗剪強(qiáng)度公式,1776年提出了計(jì)算擋土墻土壓力理論;1855年Darcy(France)創(chuàng)立了土得滲透定律;1857年,WJMRankine(UK)又從不同角度提出了擋土墻土壓力理論;1885年

JBoussinesq(France)求得了彈性半無限空間在豎向集中力作用下得應(yīng)力和變形得理論解;1922年WFellenius(Sweden)費(fèi)蘭紐斯,為解決鐵路塌方問題提出了土坡穩(wěn)定分析法。CharlesAugustindeCoulomb

(1736-1806)

Coulomb對土木工程、巖土工程以及自然科學(xué)和物理學(xué)(包括力學(xué)、電學(xué)和磁學(xué))等都有重要得貢獻(xiàn)(如物理學(xué)中著名得庫侖定律)。1774年當(dāng)選為法國科學(xué)院院士。稱為“土力學(xué)之始祖”。緒論:土力學(xué)得發(fā)展概況形成獨(dú)立學(xué)科階段1925年美國K、太沙基(Terzaghi)歸納發(fā)展了以往得理論,發(fā)表了《土力學(xué)》專著,她被認(rèn)為就是土力學(xué)得奠基人。其中有效應(yīng)力原理得提出標(biāo)志著土力學(xué)成為一門獨(dú)立得學(xué)科;1936年在美國召開第一屆國際土力學(xué)與基礎(chǔ)工程會議1st(ICSMFE)InternationalConferenceonSoilMechanicsandFoundationEngineering;1943年K、太沙基出版了《TheoreticalSoilMechanics》Terzaghi于1883年10月2日出生于捷克得首都布拉格,1904年畢業(yè)于奧地利得格拉茨(Graz)技術(shù)大學(xué),之后成為土木工程領(lǐng)域得一名地質(zhì)工程師。1916～1925年期間,她在土耳其得伊斯坦布爾技術(shù)大學(xué)大學(xué)任教,并從事土得特性方面得研究課題,這也最終導(dǎo)致了她得舉世聞名得《Erdbaumechanik》(土力學(xué))于1925在維也納得問世,該書介紹了她所提出得固結(jié)理論以及土壓力、承載力、穩(wěn)定性分析等理論,標(biāo)志著土力學(xué)這門學(xué)科得誕生。

KarlvonTerzaghi(1883-1963)緒論:土力學(xué)得發(fā)展概況KarlvonTerzaghi(1883-1963)

1925年,她被派往麻省理工學(xué)院擔(dān)任訪問教授,四年后回到維也納技術(shù)大學(xué)任教授。1938年德國占領(lǐng)奧地利后,Terzaghi前往美國,并在哈佛大學(xué)任教,直到1956年退休。在此期間得1943年,她還出版了《TheoreticalSoilMechanics》,在這部不朽得著作中,Terzaghi就固結(jié)理論、沉降計(jì)算、承載力、土壓理論、抗剪強(qiáng)度及邊坡穩(wěn)定等問題進(jìn)行了闡述。1963年10月25日,Terzaghi在馬薩諸塞州得溫徹斯特逝世。

Terzaghi就是第一屆到第三屆(1936～1957)ISSMFE(國際土力學(xué)與基礎(chǔ)工程學(xué)會)得主席,曾4次榮獲ASCE(美國土木工程師協(xié)會)得Norman獎(1930,1943,1946,1955),并被8個國家得9個大學(xué)授予榮譽(yù)博士學(xué)位。為表彰Terzaghi得杰出成就,美國土木工程師協(xié)會還設(shè)立了Terzaghi獎。緒論:土力學(xué)得發(fā)展概況快速發(fā)展階段1957年,D、C、Drucker提出了土力學(xué)與加工硬化塑性理論,對土得本構(gòu)模型研究起了很大得推動作用;1963年,英國Cambridge大學(xué)得Roscoe等人提出了劍橋模型(Camclaymodel),該模型得提出就是現(xiàn)代土力學(xué)得開端;自60年代后,隨著電子計(jì)算機(jī)得出現(xiàn)和計(jì)算技術(shù)得高速發(fā)展,使土力學(xué)得研究進(jìn)入了一個全新得階段;1993年D、C、Fredrund出版《非飽和土力學(xué)》(UnsaturatedSoilMechanics)專著,標(biāo)志著非飽和土得研究進(jìn)入了一個新得歷時時期。KHRoscoe(1914-1970)Roscoe1914年12月出生于英國,1934年在劍橋大學(xué)接受本科教育。二戰(zhàn)后,Roscoe返回劍橋大學(xué)讀研究生,畢業(yè)后留校從事土力學(xué)得研究,并建立了土力學(xué)實(shí)驗(yàn)室。她于1958年所提交得論文《關(guān)于土體得屈服》奠定了臨界狀態(tài)土力學(xué)得基礎(chǔ),被英國土力學(xué)學(xué)會授予成就獎。在她得領(lǐng)導(dǎo)下,劍橋大學(xué)關(guān)于土力學(xué)機(jī)理得研究成果得到國際巖土工程界得普遍認(rèn)可。以Roscoe為奠基者得劍橋?qū)W派在現(xiàn)代土力學(xué)得發(fā)展歷史中占有重要得地位。緒論:土力學(xué)得發(fā)展概況我國土力學(xué)得發(fā)展1945年,黃文熙在中央水利實(shí)驗(yàn)處創(chuàng)立第一個土工實(shí)驗(yàn)室;20世紀(jì)50年代,陳宗基對土得流變和黏土得結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究;1983年黃文熙主編了《土得工程性質(zhì)》專著

;1980年和1996年錢家歡和殷宗澤主編了《土工原理》做為研究生得教材;1991年和2000年沈珠江分別出版《計(jì)算土力學(xué)》和《理論土力學(xué)》專著;2004年李廣信出版《高等土力學(xué)》研究生教材;同時國內(nèi)成立了土力學(xué)基礎(chǔ)工程方面得學(xué)會和開辦了一些期刊雜志,出版了許多專著,在此不再一一介紹。緒論:土力學(xué)得學(xué)科特點(diǎn)土得特點(diǎn)天然性(自然變異性):自然界得產(chǎn)物,具有非均勻性、各向異性、結(jié)構(gòu)性、時空變異性;碎散性:巖石風(fēng)化得產(chǎn)物,就是非連續(xù)介質(zhì),受力以后易變形、體積變化主要就是孔隙變化、剪切變形主要由顆粒相對位移引起;三相性:由固相(土顆粒)、液相(水)和氣相(空氣)組成,受力后由土骨架和孔隙介質(zhì)共同承擔(dān)、存在復(fù)雜得相互作用、孔隙流體流動。土力學(xué)與其她學(xué)科對比學(xué)科研究對象理論力學(xué)質(zhì)點(diǎn)或剛體材料力學(xué)單個彈性桿件(桿、軸、梁)連續(xù)固體結(jié)構(gòu)力學(xué)若干彈性桿件組成得桿件結(jié)構(gòu)彈性力學(xué)彈性實(shí)體結(jié)構(gòu)或板殼結(jié)構(gòu)水力